(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通性嫌気条件の下で発酵処理を行なう発酵処理方法であって、
乳酸菌、酵母菌、糸状菌、放線菌の少なくとも一つを含む通性嫌気性の微生物の培養液を作製する工程と、
発酵素材に対して、前記培養液を散布し、前記発酵素材と前記培養液とを混合する工程と、
粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠からなり密閉型または半密閉型の少なくとも一つの発酵槽を有し、前記発酵槽内部のガスを吸引する一方、前記発酵槽内部へガスを供給する吸送気設備を用い、前記発酵槽内における前記発酵素材の堆積高が、前記吸送気設備の吸気孔の設置高に対して３分の２以上となるように、前記発酵槽内に前記発酵素材を積み上げる工程と、を少なくとも含み、
前記発酵槽内部において、通性嫌気条件の下で発酵処理を行なって、二次腐敗しない堆肥を生産することを特徴とする発酵処理方法。
【請求項２】
通性嫌気条件の下で発酵処理を行なう発酵処理方法であって、
乳酸菌、酵母菌、糸状菌、放線菌の少なくとも一つを含む通性嫌気性の微生物の培養液を作製する工程と、
発酵素材に対して、前記培養液を散布し、前記発酵素材と前記培養液とを混合する工程と、
粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠からなり密閉型または半密閉型の少なくとも一つの発酵槽を有し、前記発酵槽内部のガスを吸引する一方、前記発酵槽内部へガスを供給する吸送気設備を用い、前記発酵槽内における前記発酵素材の堆積高が、２ｍ以上となるように、前記発酵槽内に前記発酵素材を積み上げる工程と、を少なくとも含み、
前記発酵槽内部において、通性嫌気条件の下で発酵処理を行なって、二次腐敗しない堆肥を生産することを特徴とする発酵処理方法。
【請求項３】
前記発酵槽の底面の長手方向に設けられた送気管ピットと、
前記送気管ピット内に設置され、前記発酵槽の底面側に複数の送気孔が設けられた送気管と、を備え、
前記送気孔は、直径が９×１０−３ｍの円の内部に収まる大きさを有し、
前記送気管の長さが１ｍあたりの前記送気孔の合計面積は、１０×１０−４ｍ２であり、
前記吸送気設備によって前記送気管を介して前記発酵槽内部にガスの送気を行なう発酵処理装置を用いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発酵処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型または半密閉型の少なくとも一つの発酵槽を有し、前記発酵槽内部のガスを吸引する一方、前記発酵槽内部へガスを供給する吸送気設備を備えた発酵処理装置を用いる発酵処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、密閉型で吸引・送気式の発酵処理装置では、発酵槽内の発酵素材が発酵過程で発生する発酵ガスを吸送気ブロワーにより強制的に吸引し、一次発酵槽、二次発酵槽、三次発酵槽および後熟槽に送気する構成が採られている。【０００３】
しかし、一次発酵槽内の発酵素材の発酵過程で発生するアンモニア等の悪臭ガスや、蒸発水分（発酵ガス）の発生量は、発酵過程に応じて変化するため、これを十分に処理することができず、悪臭発生や発酵生成物の品質低下の原因になっている。すなわち、発酵素材の発酵分解作用が盛んなときには多量の発酵ガスが発生するために、その総てを吸引することができず、アンモニアガスや蒸発水分等が発酵槽外に漏出して悪臭や結露水を発生させる。また、槽内においても、結露水が発酵素材の乾燥を妨げ、発酵生成物の品質を低下させている。特に、気温の低い冬期においては、結露水の発生量が多く、処理進行の障害にもなっている。このような問題は、吸送気設備の吸送気能力を大きくすることにより解決することができるが、吸送気設備が大型化して設備費や運転費の増加を招くことになる。【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために、特許文献１記載の技術では、一次発酵槽内を弱負圧に保つように該槽内の発酵ガスを吸引し、除湿した後に一次発酵槽に送気を行なうと共に、二次発酵槽、三次発酵槽および後熟槽に送気する吸送気設備を用いている。そして、防臭カバーの裾を、側壁の上端に設けた結露水捕水ピット内に垂らして結露水を流し込むようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で示されている発酵処理は、好気性発酵処理である。好気性発酵処理では、発酵素材の全体に酸素を行き渡らせる必要があるため、発酵素材の堆積高を高くすることができない。このため、吸送気設備における吸気孔が、発酵素材の堆積高の１．５倍を超える高さに位置することとなっている。その結果、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔まで届かない状態となり、発生したガスや蒸気が吸気孔で吸引されずに発酵槽内部に滞留し、やがて発酵槽の上部で液化して発酵素材の上に滴下する事態を生じてしまう。発酵槽の上部で液化するガスや蒸気は多量であり、無視できるものではない。このような状況では、発酵処理が進まず、悪臭が発生したり、発酵生成物の品質低下を招いたりしてしまう。【０００７】
また、特許文献１には、送気管にどのように送気孔を設けるのかについては、何ら記載がない。従って、特許文献１では、送気管に設ける送気孔については何ら提案するものはない。特許文献１に係る出願人は、実際に発酵処理装置を製造・販売しているが、その製品を検証すると、送気管は、発酵槽の底面に設けられた送気管ピットに設置され、送気孔は、送気管の底面とは反対側、つまり上向きに設けられている。また、送気孔の大きさは、直径が１０×１０−３ｍ以上であると共に、送気管の長さが１ｍあたりの送気孔の合計面積は、１５×１０−４ｍ２以上である。【０００８】
このため、特許文献１に係る出願人が製造・販売している発酵処理装置では、送気孔が上向きに開いていることから、汚泥などの発酵素材や発酵素材の発酵過程で発生する蒸発水分などが送気孔に入り込み、送気効率の低下や、送気管の詰まりによる送気不良が生じてしまう。その結果、発酵処理の進行が妨げられてしまう。【０００９】
さらに、送気孔の大きさや、送気管の単位長さあたりの送気孔の合計面積が大きいため、十分な送気圧を確保することができず、必要な送吸気の流れを作ることが困難となっている。このため、発酵過程で発生するガスや水分を十分に処理することができず、悪臭の発生や発酵生成物の品質低下を招いてしまっている。【００１０】
また、従来の発酵処理装置の発酵槽は、有機物を混入しないで作製されたコンクリートで構成されているため、発酵素材とコンクリート枠との接触面に結露が発生し、結露による水分が発酵素材の乾燥を妨げ、発酵生成物の品質を低下させてしまう。特に、気温の低い冬期においては、結露の発生が多くなり、発酵処理の進行が大きく妨げられてしまう。【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、通性嫌気性の発酵処理を行なうことにより、発酵処理を円滑に進め、品質の高い発酵生成物を生産することができる発酵処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記の目的を達成させるため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の発酵処理方法は、密閉型または半密閉型の少なくとも一つの発酵槽を有し、前記発酵槽内部のガスを吸引する一方、前記発酵槽内部へガスを供給する吸送気設備を備えた発酵処理装置を用いた発効処理方法であって、前記発酵槽内部において、通性嫌気条件の下で発酵処理を行なうことを特徴としている。【００１３】
このように、発酵槽内部において、通性嫌気条件の下で発酵処理を行なうので、酸素が十分でない条件下であっても微生物が活動を続け、発酵処理を進ませることができる。このため、発酵素材を高く積み上げて、堆積高を大きくすることが可能となる。これにより、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔まで届き、吸送気設備によって吸引されることとなる。その結果、発生したガスや蒸気が発酵槽内部に滞留することを防止し、発酵処理を円滑に進めることが可能となると共に、品質の高い発酵生成物を生産することが可能となる。【００１４】
（２）また、本発明の発酵処理方法は、乳酸菌、酵母菌、糸状菌、放線菌の少なくとも一つを含む通性嫌気性の微生物の培養液を作製する工程と、前記発酵槽内の発酵素材に対して、前記培養液を散布し、前記発酵素材と前記培養液とを混合する工程と、を含むことを特徴としている。【００１５】
このように、乳酸菌、酵母菌、糸状菌、放線菌の少なくとも一つを含む通性嫌気性の微生物の培養液を作製し、発酵槽内の発酵素材に対して、培養液を散布し、発酵素材と培養液とを混合するので、通性嫌気性の条件下で発酵処理を効率的に進めることが可能となる。【００１６】
（３）また、本発明の発酵処理方法は、前記発酵槽内における前記発酵素材の堆積高が、前記吸送気設備の吸気孔の設置高に対して３分の２以上となるように、前記発酵槽内に前記発酵素材を積み上げる工程をさらに含むことを特徴としている。【００１７】
このように、発酵槽内における発酵素材の堆積高が、吸送気設備の吸気孔の設置高に対して３分の２以上となるように、発酵槽内に発酵素材を積み上げるので、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔まで届き、吸送気設備によって吸引されることとなる。その結果、発生したガスや蒸気が発酵槽内部に滞留することを防止し、発酵処理を円滑に進めることが可能となると共に、品質の高い発酵生成物を生産することが可能となる。【００１８】
（４）また、本発明の発酵処理方法は、前記発酵槽の底面の長手方向に設けられた送気管ピットと、前記送気管ピット内に設置され、前記発酵槽の底面側に複数の送気孔が設けられた送気管と、を備え、前記送気孔は、直径が９×１０−３ｍの円の内部に収まる大きさを有し、前記送気管の長さが１ｍあたりの前記送気孔の合計面積は、１０×１０−４ｍ２であり、前記吸送気設備によって前記送気管を介して前記発酵槽内部にガスの送気を行なう発酵処理装置を用いることを特徴としている。【００１９】
このように、送気管に、発酵槽の底面側に複数の送気孔が設けられているので、発酵素材や蒸発水分などの異物が送気管内に入り込むことが無くなる。その結果、送気効率の低下や、送気管の詰まりによる送気不良を回避し、発酵処理装置の円滑な運用を行なうことが可能となる。また、送気孔は、直径が９×１０−３ｍの円の内部に収まる大きさを有するので、送気管内への発酵素材や蒸発水分などの異物の浸入を防止すると共に、十分な送気圧を確保することが可能となる。また、送気管の長さが１ｍあたりの送気孔の合計面積は、１０×１０−４ｍ２であるので、送気管内への発酵素材や蒸発水分などの異物の浸入を防止すると共に、十分な送気圧を確保することが可能となる。これにより、発酵処理に必要な送吸気の流れを作り、円滑な発酵処理を行なうことができる。その結果、悪臭の発生や発酵生成物の品質低下を回避することができる。【００２０】
（５）また、本発明の発酵処理方法は、粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠からなる発酵槽を用いることを特徴としている。【００２１】
このように、粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠からなる発酵槽を用いるので、発酵槽の表面に結露が発生した場合でも粉炭が水分を吸収するため、結露による悪影響を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、発酵槽内部において、通性嫌気条件の下で発酵処理を行なうので、酸素が十分でない条件下であっても微生物が活動を続け、発酵処理を進ませることができる。このため、発酵素材を高く積み上げて、堆積高を大きくすることが可能となる。これにより、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔まで届き、吸送気設備によって吸引されることとなる。その結果、発生したガスや蒸気が発酵槽内部に滞留することを防止し、発酵処理を円滑に進めることが可能となると共に、品質の高い発酵生成物を生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る発酵処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る発酵処理装置１００の断面図である。
【図３】本実施形態に係る発酵処理装置の側面から見た場合の概念を示す図である。
【図４】送気管２０３の底部側を示した平面図である。
【図５】送気管２０３の断面図である。
【図６】本実施形態に係る発酵処理方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発酵処理装置の概略構成を示すブロック図である。この発酵処理装置１００は、下水、し尿その他の脱水汚泥１０１を処理することによって、堆肥１０９または液肥１１０を生成するものである。発酵処理装置１００では、湿潤混合槽１０４において、例えば、ホイールローダーなどを用いて、搬入された脱水汚泥１０１と副資材１０２とを混合させる。また、消臭・発酵分解誘導液１０３が噴霧される。湿潤混合槽１０４では、１日から２日の間、このような処理が行なわれる。なお、発酵処理装置１００は、副資材１０２が戻し堆肥の混合のみである場合でも運転可能である。
【００２５】
次に、一次発酵槽１０５から三次発酵槽１０７において処理が行なわれる。吸引ユニット１０８は、発酵槽内部で発酵中に発生するガス（蒸気等）を吸引し、ユニットに集める。また、各発酵槽に対して送気を行なう。一次発酵槽１０５から三次発酵槽１０７における処理期間は、１４日から２０日の間である。最後に、三次発酵槽１０７から堆肥１０９が生成される。また、吸引ユニット１０８で集められた蒸気から液肥１１０が生成される。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る発酵処理装置１００の断面図である。発酵槽２００は、コンクリートで形成されており、高さ３ｍ、厚さ０．３ｍの仕切り壁２０１を有している。この仕切り壁２０１は、粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠から構成される。このように、粉炭を２パーセント以上の体積比で混合したセメントで作製されたコンクリート枠からなる発酵槽を用いるので、発酵槽の表面に結露が発生した場合でも粉炭が水分を吸収するため、結露による悪影響を回避することが可能となる。
【００２７】
本実施形態では、この発酵槽２００の最低位から最高位までの高さは、３ｍである。また、発酵槽２００の底部には、送気管ピット２０２が設けられている。送気管ピット２０２には、送気管２０３が設置される。この場合、送気管２０３の最上部は、送気管ピット２０２から突出しないように送気管ピット２０２の深さと、送気管２０３の太さとが調整されている。なお、図２では、送気管ピット２０２と送気管２０３とがそれぞれ３個ずつ示されているが、これはあくまでも例示であって、本発明は、これらの数に限定されるものではない。
【００２８】
発酵槽２００は、シート３０によって包囲されている。図２では、発酵槽２００は一つである場合を示しているが、発酵槽２００は複数あっても良い。発酵槽２００の上方には、吸気孔３０１が設けられている。吸気孔３０１は、発酵槽２００の最低部からＬ１の高さに設けられている。この例では、Ｌ１は４．０ｍである。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る発酵処理装置の側面から見た場合の概念を示す図である。発酵槽の底部に設置された送気管２０３は、吸引ユニット１０８が出力するガスを通し、発酵槽内部へガスを供給する。図３に示すように、送気管２０３の底部側には、複数の送気孔３００が設けられている。このように、送気管２０３の底部側には、複数の送気孔３００が設けられているので、脱水汚泥１０１が送気管２０３内に入り込むことが無くなる。その結果、送気効率の低下や、送気管の詰まりによる送気不良を回避し、発酵処理装置の円滑な運用を行なうことが可能となる。
【００３０】
図４は、送気管２０３の底部側を示した平面図である。送気孔３００は、一定の間隔で送気管２０３に設けられている。図４に示すように、隣接する２つの送気孔３００の中心点同士の距離Ｌは、例えば、０．１ｍとすることができる。そして、送気孔３００は、直径が９×１０−３ｍの円の内部に収まる大きさを有している。送気孔３００の形状は特に限定しないが、好ましくは円である。このように、送気孔３００が、直径が９×１０−３ｍの円の内部に収まる大きさを有するので、送気管内への発酵素材や蒸発水分などの脱水汚泥１０１の浸入を防止すると共に、十分な送気圧を確保することが可能となる。これにより、発酵処理に必要な送吸気の流れを作り、円滑な発酵処理を行なうことができる。その結果、悪臭の発生や発酵生成物（堆肥または液肥）の品質低下を回避することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、送気管２０３の長さが１ｍあたりの送気孔３００の合計面積は、１０×１０−４ｍ２となっている。これにより、送気管２０３内への発酵素材や蒸発水分などの脱水汚泥１０１の浸入を防止すると共に、十分な送気圧を確保することが可能となる。その結果、発酵処理に必要な送吸気の流れを作り、円滑な発酵処理を行なうことができる。その結果、悪臭の発生や発酵生成物の品質低下を回避することができる。
【００３２】
図５は、送気管２０３の断面図である。図５に示すように、送気管２０３の発酵槽の底面側（下側）に送気孔３００が設けられている。図５では、送気管２０３の斜め下方に送気孔３００を設けた構成を示したが、本発明は、これに限定されるわけではなく、図５に示した点線よりも底面側であればよい。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、送気管２０３に、発酵槽の底面側に複数の送気孔３００が設けられているので、発酵素材や蒸発水分などの異物が送気管内に入り込むことが無くなる。その結果、送気効率の低下や、送気管の詰まりによる送気不良を回避し、発酵処理装置の円滑な運用を行なうことが可能となる。
【００３４】
図６は、本実施形態に係る発酵処理方法の手順を示すフローチャートである。まず、乳酸菌、酵母菌、糸状菌または放線菌の少なくとも一つを含む通性嫌気性の微生物の培養液を作製する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１で作製した培養液を、発酵素材に散布する（ステップＳ２）。そして、例えば、ホイールローダーなどを用いて、発酵素材と培養液とを混合させ（ステップＳ３）、発酵素材を発酵槽２００内に積み上げる（ステップＳ４）。ここで、本実施形態では、通性嫌気性の微生物を用いるため、酸素が発酵素材に行き渡らなくても発酵を進めることができる。このため、従来よりも発酵素材の堆積高を大きくすることが可能となる。
【００３５】
すなわち、図２に示すように、発酵槽２００内に積み上げられた発酵素材の高さをＬ２とすると、本実施形態では、吸気孔３０１の設置高Ｌ１の３分の２以上とすることが可能である。つまり、（２／３）Ｌ１≦Ｌ２、である。
【００３６】
従来のように、好気性条件における発酵処理では、発酵素材の全体に酸素を行き渡らせる必要があるため、発酵素材の堆積高を高くすることができない。このため、吸送気設備における吸気孔が、発酵素材の堆積高の１．５倍を超える高さに位置することとなっている。その結果、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔まで届かない状態となり、発生したガスや蒸気が吸気孔で吸引されずに発酵槽内部に滞留し、やがて発酵槽の上部で液化して発酵素材の上に滴下する事態を生じてしまう。発酵槽の上部で液化するガスや蒸気は多量であり、無視できるものではない。このような状況では、発酵処理が進まず、悪臭が発生したり、発酵生成物の品質低下を招いたりしてしまう。
【００３７】
これに対し、本実施形態では、通性嫌気性の微生物を用いるため、発酵槽２００内における発酵素材の堆積高Ｌ２が、吸送気設備の吸気孔３０１の設置高Ｌ１に対して３分の２以上となるように、発酵槽内に発酵素材を積み上げることができる。このため、発酵素材が発酵過程で発生するガスや蒸気が、吸気孔３０１まで届き、吸送気設備によって吸引されることとなる。その結果、発生したガスや蒸気が発酵槽内部に滞留することを防止し、発酵処理を円滑に進めることが可能となると共に、品質の高い発酵生成物を生産することが可能となる。
【００３８】
図６において、ステップＳ１〜Ｓ５の工程を経て、発酵素材を発酵させる（ステップＳ６）。これにより、発酵処理を円滑に進めることが可能となると共に、品質の高い発酵生成物を生産することが可能となる。
【００３９】
なお、本明細書において、品質の高い発酵生成物とは、完熟度が高く、二次腐敗しない堆肥を意味する。堆肥の完熟度を判断するために、次の手法を採ることができる。
（１）容器に堆肥を入れた後（１／５容量程度）、容器いっぱいに水を加える。
（２）容器に蓋をして密閉し放置する。放置期間は、１週間以上とする。
（３）その後、観察を行なうと、未完熟の堆肥は、水中で二次腐敗をおこし、悪臭が発生する。水も黒く濁ってしまう。一方、完熟した堆肥は、悪臭を発生させることなく、水も透明（無色透明または有色透明）である。
【００４０】
この手法から分かるように、従来の方法で作られた堆肥は、そのほとんどが二次腐敗を起こしてしまう。このような未完熟の堆肥は、土中で分解する際に腐敗を起こす。腐敗する際に発生するガス（硫化水素、メタン、アンモニアなど）が、病原菌やウィルスなどの増殖を促すため、農作物が病気にかりやすくなる。
【符号の説明】
【００４１】
３０  外筐
１００  発酵処理装置
１０１  脱水汚泥
１０２  副資材
１０３  消臭・発酵分解誘導液
１０４  湿潤混合槽
１０５  一次発酵槽
１０６  二次発酵槽
１０７  三次発酵槽
１０８  吸引ユニット
１０９  堆肥
１１０  液肥
２００  発酵槽
２０１  仕切り壁
２０２  送気管ピット
２０３  送気管
３００  送気孔
３０１  吸気孔
【図１】
0005469165.tif 000002
【図２】
0005469165.tif 000003
【図３】
0005469165.tif 000004
【図４】
0005469165.tif 000005
【図５】
0005469165.tif 000006
【図６】
0005469165.tif 000007